予測計算の前に客観解析!【第59回-専門-問5 気象予報士試験の解説】
第59回気象予報士試験の専門知識を解説していきます。
全ての記事を無料で公開します。
1人でも多くの人に、気象について興味を持ってもらえたらうれしいです。
問題
客観解析とは
客観解析をざっくり言うと、
予測計算を始める前に、
スーパーコンピューターが、
現在時刻における世界を再現する処理のことです。
将来の現象を予想するためには、
はじめに、現在の気象状況を把握してからということですね!
では、どんな手順で実施されているのでしょうか?
現在の地球をコンピューター上で再現するためには、
まず、地球全体を、水平方向(同じ高度で東西南北)に、
かつ、鉛直方向(同じ緯度経度で、様々な高度)に、
碁盤の目のように格子で切り分けます。
そして、例えば、現在が10時だとして、
今朝9時時点の各格子点の値を決定する際は、
前日21時に実行した数値予報に基づく、
9時の予想値(第一推定値)を、9時に実際に観測したデータに近づくように修正し、
初期値として出力します。
これを他の格子点でも繰り返すと、
今朝9時時点の地球が再現できます。
その後、ようやく予測計算を実行し、
今日の12時、今日の21時、明日の9時…と
予報値を求めていきます。
(a)客観解析の基本 → 正
問題文のとおりです。
第一推定値とは、数時間前の数値予報から導いた
現在時刻の予想値のことです。
数時間前の数値予報を土台とすることで、
観測所が周囲にない、山岳地や海上の格子点にも、
数値を与えることができるメリットがあります。
とはいえ、そのままでは、現実に沿った値なのか定かではないので、
第一推定値をあくまで「たたき台」として、
実際の観測データによって修正して、初期値とします。
(b)ハイブリッドデータ同化 → 正
問題文のとおりです。
この文は難しいので、正誤を判断できなくてもかまいません。
(c)取り込まれるデータ → 正
問題文のとおりです。
この文も、ずいぶんと応用的な内容が書かれていると思います。
全球解析では、地球全体を1日数回、
局地解析では、日本付近を1時間に1回、
コンピューター上に地球を再現していると考えましょう。
すると、全球解析の方が、処理を開始するまでの時間が長いので、
様々なデータが入電するのを待った上で、
より多様な観測データを取り込めそうだと想像できます。
(d)4次元変分法の計算量 → 正
問題文のとおりです。
次元が多くなればなるほど、計算量は多くなりそうだと想像できますよね?
例えば、15時の状況をコンピューターに再現する際、
14:46の観測データが得られているとします。
3次元変分法では、その観測データを便宜上、15:00の値だとみなします。
一方で、4次元変分法では、14:46のデータを、
計算式で15:00の数値にしてから客観解析に使います。
したがって、やはり3次元に比べて4次元変分法は、計算が多くなります。
まとめ
以上の検討を踏まえると、解答は①です。
いかがでしたか?
前回 問4では、天気予報ガイダンスを取り上げましたが、
今回 問5は、その上流である数値予報の仕組みを問われました。
(a)と(d)は、数値予報の基本なので、確実におさえましょう!
また、(c)は応用的な内容ですが、多少の想像で解けます。
さらに、(b)の正誤は判断できなくてかまいません!
数値予報の分野は奥が深いので、基本さえできていれば合格できます!
あなたが解けない設問は、他の人も解けないものです( ´∀`)b!
出典など
出典1:気象庁「気象庁|数値予報とは」
(https://www.jma.go.jp/jma/kishou/know/whitep/1-3-1.html)から抜粋して作成
出典2:気象庁「数値予報解説資料集 第1章:基礎編「データ同化」」
(https://www.jma.go.jp/jma/kishou/books/nwpkaisetu/latest/1_3.pdf)から抜粋して作成
※ 本記事における解答や解法は、個人の見解であり、(一財)気象業務支援センターとは関係ありません。